Mit Carbonfasern verstärkte Kunststoffe sind als Leichtbaumaterialien für stark belastete Komponenten etwa in der Automobil-, Sport- und Freizeitindustrie sehr gefragt. Lanxess begleitet diesen Trend mit neuen Werkstoffentwicklungen und setzt dabei […]
Die gegenüber Durethan DP BKV 60 H2.0 EF signifikant niedrigere Dichte des Carbonfaser-verstärkten Durethan TP 038-001 (1,3 vs. 1,7 g/cm³) führt zu verbesserten gewichtsspezifischen Eigenschaften wie Steifigkeit (l.) und Festigkeit (r.). (Abb.: Lanxess AG)
Mit Carbonfasern verstärkte Kunststoffe sind als Leichtbaumaterialien für stark belastete Komponenten etwa in der Automobil-, Sport- und Freizeitindustrie sehr gefragt. Lanxess begleitet diesen Trend mit neuen Werkstoffentwicklungen und setzt dabei auf thermoplastische Systeme. Ein Beispiel dafür ist das neue leichtfließende Polyamid 6 Durethan TP 038-001 (künftig Durethan BCF 30 H2.0 EF), das mit 30 Gewichtsprozent Carbonfasern verstärkt ist. Seine Stärke sind der hohe Zugmodul und die hohe Bruchspannung bei vergleichsweise geringer Dichte. „Unser Hightech-Compound bietet sich vor allem für hochbelastete Bauteile an, die besonders leicht oder wegen kleiner Bauräume dünnwandig und dabei hochsteif und hochfest sein müssen. Wir sehen es in vielen Fällen als leichte und leistungsstarke Alternative zu Metallen, Duroplast-Systemen und Sheet Molding Compounds“, so Dr. Guenter Margraf, Experte in der Produktentwicklung Durethan.
Gute Einsatzmöglichkeiten bestehen zum Beispiel bei leichten Strukturbauteilen für das Automobil oder in der Herstellung von Tennis-, Badminton- und Squashschlägern. Weitere Anwendungschancen ergeben sich beim Hinterspritzen der endlosfaserverstärkten, thermoplastischen Hochleistungsverbundwerkstoffe Tepex von der Lanxess-Tochtergesellschaft Bond-Laminates.
So fest wie Druckgussaluminium
Das neue Spritzgießcompound hat eine Dichte von nur 1,262 g/cm³. Trotzdem sind sein Zugmodul und seine Bruchspannung im konditionierten Zustand mit rund 11.500 MPa bzw. 140 MPa nur wenig niedriger als bei dem mit 60 % Glasfasern hochverstärkten Durethan DP BKV 60 H2.0 EF, das in puncto Steifigkeit und Festigkeit unter Polyamid 6-Varianten herausragt. Die „gewichtsbereinigte“ spezifische Steifigkeit des neuen Compounds ist mit 9 GPa/g/cm³ ähnlich hoch wie im Falle des glasfaserverstärkten Polyamid 6. Dagegen ist die spezifische Festigkeit mit rund 111 MPa/g/cm³ markant besser. „Unser Carbonmaterial ist rund doppelt so fest wie die meisten gängigen Stahl- und Druckgusszinkwerkstoffe und spielt mit seiner Festigkeit in einer Liga mit Druckgussaluminium“, erklärte Margraf.
Ausgewogenes Eigenschaftsprofil
Weiterhin zeigt das Material sowohl bei 23 °C als auch -30 °C eine gute Schlag- und Kerbschlagzähigkeit nach Charpy (ISO 179/1eU bzw. 1eA). Dieses Leistungsprofil wird mit vertretbar geringen Abstrichen bei anderen mechanischen Eigenschaften wie der Randfaser- und Bruchdehnung erreicht. Eine Wärmestabilisierung sorgt dafür, dass das neue Material im Einsatz thermisch bis 140 °C dauerbelastbar ist.
Bisher sind im Markt vor allem carbonfaserverstärkte Duroplast-Systeme zur Anwendung gekommen – so etwa in Karosserieteilen für das Automobil. Lanxess setzt dagegen auf thermoplastische Trägerkunststoffe für Carbonfasern. „Solche Systeme sind unserer Erfahrung nach bei geringerem Energieverbrauch leichter zu verarbeiten, eröffnen größere Formgebungsfreiheiten und ergeben fertige, nacharbeitsfreie Bauteile, die in der Regel weniger wiegen“, so Margraf.
